Сборник докладов научной конференции “Актуальные проблемы в прикладных научных исследованиях”.
Арад (Израиль), 2012 г., стр. 18-27/ [ISBN 978-965-7533-03-1].

К ВОПРОСУ ПОСЛЕДСТВИЙ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНЫХ ФОСФАТОВ

Григорий Нисенбойм
Институт прогрессивных исследований г.Арад
Тел. +(972) – 9958636 E-mail: admin@arad-plus.com

ABSTRACT
Nisenboim G. On some result of extracting and converting natural phosphates // The Proceedings of the Scientific Conference “Actual problems in applied research”. Arad (Israel), 2012. p.p. 18-27

The report gives review on natural phosphates mining and fabricating in Israel and description of concomitant negative result in the light of trying to use deposits of natural minerals in the vicinity of Arad.
Bibliography: 17 titles.

АННОТАЦИЯ

В докладе приведен обзор публикаций по добыче и переработке природных фосфатов, а также отражены сопутствующие этому негативные последствия в свете попыток освоения залежей природных ископаемых в окрестностях г. Арад.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: природные фосфаты, фосфориты, фосфатные руды, фосфогипс, фосфоуран, уран, радиоактивность, радон, экология, Арад.

ВВЕДЕНИЕ
Без фосфорных удобрений сегодняшняя жизнь так же не мыслима, как и без нефти. Поскольку потребление фосфорных удобрений растёт вместе с населением во всём мире, а заменить их пока нечем, человечество обречено для их производства добы-вать фосфаты (соли фосфорной кислоты) из горных пород до полного их истощения или до лучших времён.

И если Израиль до сих пор не входит в клуб нефтедобывающих стран, то фосфаты являются одним из немногих полезных ископаемых, залежи которых, в сочетании с высоким уровнем технологии и новейшими достижениями науки служат базой развития современной крупномасштабной химической промышленности нашей страны.

В этой работе не предусмотрены подробности по части химического состава солей фосфорной кислоты. Однако, когда речь идет о природных фосфатах, следует отметить, что все встречающиеся в природе соединения фосфора представляют собой ортофосфаты [1] – класс минералов солей ортофосфорной кислоты (H3PO4), весьма разнообразных по составу. Природные фосфаты (а их насчитывается уже свыше 230 видов [2]) в основном рассеяны в горных породах. Причем различают фосфаты вулканического и осадочного происхождения.

Наиболее распространенными, имеющими важное практическое значение, являются минералы с основным компонентом в виде фосфатов кальция из группы апатитов. Именно из этих апатитов на 50% сложены фосфориты, осадочные горные породы. Фосфаты также содержатся и в ископаемых костях. Кроме фосфатов кальция в состав фосфоритов входят и не фосфатные минералы, а также в относительно низких концентрациях уран.

Фосфатная промышленность Израиля сосредоточена в северо-восточном Негеве и соседствует с такими городами как Димона и Арад, являясь предметом постоянного беспокойства их жителей, поскольку продукты переработки фосфатов, начиная уже с момента их добычи, попадая в окружающую среду, наносят непоправимый ущерб всему живому, и прежде всего из-за содержания элементов урано-радиевой группы в таких отходах как, например, ураногипс и фосфогипс.

ОСВОЕНИЕ МИНЕРАЛОВ В НАШЕМ РЕГИОНЕ

Основоположник современного политического сионизма Теодор Зеэв Герцль предвидел развитие процветающей индустрии, использующей минеральные богатства Мертвого моря, способной стать для Израиля источником значительных прибылей. Промышленное освоение минералов в нашем регионе началось еще во времена британского мандата, а первые два частных завода по переработке минералов Мёртвого моря, принадлежавшие бизнесмену из России Моисею Абрамовичу Новомейскому, были запущены в 1929-1930 годах [3]. В 1948 году эти убыточные заводы были национализированы и стали первыми заводами, составившими в дальнейшем группу «Израильские химические предприятия» (ИХП), являющуюся многоотраслевой международной корпорацией с ежегодным объемом сбыта в несколько млрд. долларов, причем 75% её продукции идет на экспорт.

В Иудейской пустыне фосфаты впервые были обнаружены более ста шестидесяти лет назад. Об этом упоминается в данных геологического исследования региона Мерт-вого моря, проведенного капитаном ВМС США У.Ф. Линчем в 1848 году. Тщательные исследования разведанных залежей фосфоритов, проведенные шестьдесят лет назад, показали также, что пустыня Негев в отдельных её районах настолько напичкана фосфатами, что эти месторождения позволяют производить в нашей стране фосфорные удобрения в промышленных объёмах. Особенности этих фосфоритов подробно исследованы в изысканиях геологической службы Израиля [4].

ИХП были приватизированы в 1994 году, и правительство оставило за собой только два процента акций. Начиная с 80-х годов, эта отрасль развивается чрезвычайно быстрыми темпами, непрерывно совершенствуя способы добычи минерального сырья и производства удобрений и пестицидов. По данным, приводимым Саймоном Грайвером [5], в 1999 году экспорт всех видов продуктов переработки минерального сырья составил около 3 млрд. долларов, а спустя десять лет после приватизации почти утроился, составив около 14% всей промышленной продукции Израиля.

Производством фосфорных удобрений в Израиле занимается фирма Rotem Amfert Negev Ltd. (РА), дочерняя компания ИХП. Заводы РА расположены в 25-30 километрах к югу от Арада и осуществляют разработку месторождений и весь комплекс работ – от добычи сырья до выпуска конечной продукции.

Фосфатные породы на территории Израиля сформировались еще 50 – 90 млн. лет тому назад, когда над всей территорией Негева простирались отмели океана Тетис. Фосфаты – скальная руда, залегающая пластами, поэтому сначала их взрывают и из-мельчают. Измельчённую породу обогащают, после чего загружают в автотранспорт, для доставки на завод, где и производят фосфорную кислоту, суперфосфаты и комплексные удобрения. Внедрение новых технологий позволяет производить более чи-стую продукцию и повысить скорость добычи сырья. В сочетании с поташом, получаемым на Мертвом море, и при добавлении ряда других химикатов (в первую очередь, азота) из фосфатов получаются высококачественные удобрения.

Годовой объем продаж (включая сырье и фосфатную породу, а также все производимые продукты, в том числе фосфорную кислоту, специальные химикалии, фосфатные соли и удобрения) составляет 720 млн. долларов. 95% продукции идет на экспорт [5]. Кроме того, что фосфаты служат для выработки химических удобрений, они широко используются в быту и пищевой промышленности [6] . В Израиле этим занимается фирма « Haifa Chemicals».

Продукция фирмы, имеющая категорию «пищевой», применяется для связывания влаги в мясных полуфабрикатах, предотвращения изменения цвета полуфабрикатов картофеля, а также в производстве мягких плавленых сыров. Фосфаты применяются для производства таких мясных продуктов, как ветчина, бекон, грудинка, колбас и сосисок, а также продуктов из мяса птицы и других вареных, копченых, рубленых и замороженных продуктов. Они также могут быть использованы в производстве сырокопченых колбас.

Деятельность заводов РА базируется на трех карьерах, расположенных на северо-востоке Негева: в долине Цин (по соседству Эйн-Яхав), месторождениях Орон (недалеко от кратера Махтеш Гадоль) и на плато Ротем. Запасов фосфоритов в них, а это одно из крупнейших залежей в пустыне Негев, должно хватить более чем на 20 лет при добыче 7 млн. тонн в год [7]. Хотя по очень оптимистическим прогнозам американских специалистов здесь сосредоточено фосфатов гораздо больше. Причем прогнозируемые на 2000г. общие запасы фосфатов в Израиле они оценивают в 6 млрд. тонн [8].

Однако по сведениям геологической службы Израиля Залежи фосфоритов в Израиле не превышают двух млрд. тонн. Причем отмечается, что залегают они по большей части в местах, где добычу, по крайней мере сейчас нельзя начинать. В долине Арад залегает 0,5 млрд. тонн (основное препятствия – населенные пункты), еще 300 млн. тонн в зоне «Хаар Нишпэ» – в 10 км западнее Эйн Яхав, где добыча не может осуществиться, так как эта территория принадлежит природному заповеднику «Ашош». Еще 130 млн. тонн разведанных запасов частью и в долине Цин, и центра Аравы не эксплуатируется, так как они располагаются в районе заповедников или военных полигонов.

Чтобы иметь представление о месте Израиля в фосфатном мире можно обратиться к сведениям, которые представлены консалтинговой компанией «ВЛАНТ» о мировой фосфатной промышленности [9]. В ней по состоянию на 1996г. приводятся данные разведанных запасов фосфоритов в Израиле (которые по международной классификации относятся к средним и составляют 0,18 млрд. тонн) и объемы добычи фосфатного сырья в мире. Динамика добычи фосфатов в Израиле была в конце прошлого века положительной и последовательно возрастала: 3,5 млн. тонн в 1988г., 3,7 млн. тонн в 1993 году, и уже в 1997 году достигла 4,1 млн. тонн. При этом экспорт продуктов переработки фосфатов в 1998г. был более полутора миллиона тон в год, что составляло 5,9-6,2% мирового экспорта.

В таблице1 приведена первая двадцатка из сорока добывающих стран мира. Следует отметить, что наши фосфориты содержат 24-28% пентаксида фосфора (Р205), ко-торый определяет качество производимого сырья. Этот показатель в первой семерке, куда входит Израиль, больше только у России, Иордании и Марокко, что говорит о том, что Израильские фосфориты достойного качества.
Таблица 1.Сравнение объёмов добычи фосфатов по странам в 1996 г.

РАДИОАКТИВНОСТЬ ПРИРОДНЫХ ФОСФАТОВ

Естественным образом фосфорсодержащие минералы обладают радиоактивностью, уровень которой как известно различен даже в пределах одного и того же место-рождения. Фосфориты осадочного происхождения, залегающие пластами, обычно обогащены ураном за счет морской воды, которая некогда их покрывала. Поэтому их радиоактивность заметно выше фосфатов вулканического происхождения.

Наибольший интерес в свете вопросов, которым посвящена данная работа, представляют данные о степени радиоактивности различных осадочных фосфатных руд. Эти данные, собранные и проанализированные в Управлении по радиационной и ядерной безопасности Финляндии, приведены в Таблице 2 [10]. Из таблицы видно, что активность Ra-226 на израильском месторождении фосфорного сырья Орон среди самых-самых, а возле города Арад имеет и вовсе рекордное значение – 1750 Бк/кг. Для сравнения: у наших соседей на Египетском месторождении Абу – Тартур радиоактивность всего 320 Бк/кг. Из таблицы также видно, что радиоактивность, которую проявляют нуклиды Th-232 из ряда тория, на фоне радиевого выглядят незначительными, в то время как в рудах вулканического происхождения они соизмеримы между собой.
Таблица 2. Степень радиоактивности различных осадочных фосфатных руд

Радий (Ra-226) и уран (U-238) в фосфатном сырье находятся обычно в постоянном равновесии и поэтому обладают одинаковой активностью, но в процессе получения фосфорной кислоты (ФК) большая часть (80%) Ra-226 и его дочерних нуклидов переходит в фосфогипс, a 86% U-238 и 70% Th-232 остается в кислоте. Поэтому фосфогипс является более радиоактивным, чем ФК. Даже при относительно высокой концентрации U-238 уровень радиоактивности ФК невысок, так как большая часть Ra-226 и дочерних нуклидов с небольшим периодом полураспада в ней отсутствуют. А вот активность Ra-226 в захоронениях фосфогипса варьируется в широких пределах (10-1300 Бк/кг), в то время как 20% образующегося при этом радона Rn-222 выделяется в атмосферу еще до того, как кристаллы фосфогипса распадутся. При этом важным факто-ром является скорость выделения радона.

По данным международных экспертов фосфориты морского происхождения содержат примеси урана с концентрациями 0,01 – 0,015% [11]. Тем не менее, на сегодняш-ний день в Израиле достоверные национальные запасы урана приблизительно оцени-ваются в 30-60 тыс.т. [12]. Основой этих запасов, расположенных, главным образом, в пустыне Негев, являются залежи урансодержащих фосфатов. Хотя сравнительная до-ля содержания урана в них относительно невелика, специалисты из Института Вей-смана разработали инновационную технологию выделения урана из этих руд.

ФОСФАТЫ – ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ

Человечество, накопив опыт негативных последствий применения компонентов, содержащих фосфор в различных сферах жизни, во многих странах запрещены сти-ральные порошки с содержанием подобных элементов, не говоря уже о давнем запре-те на светящиеся циферблаты, широко применявшиеся в часах и различных приборах. Кроме того, развитые страны для сокращения рисков для здоровья ведут политику постепенного уменьшения фосфорных удобрений в сельском хозяйстве и посему основным рынком для них становятся страны третьего мира.

В большинстве развитых стран категорически запрещено использование фосфогипса в строительстве. Почему – хорошо видно из сравнения: скорость выделения Rn222 в захоронениях фосфогипса во Флориде [10] колеблется от 230 до 1580 Бк/м2ч, в то время как в обычном строительном бетоне порядка 20, а из кирпичной стены до 10 Бк/м2ч.

Ужесточаются также нормы воздействия радиации на рабочих местах, среди которых в фосфорном производстве особо выделяются склады, где выделение радиоак-тивности из фосфатной пыли достигают 2-6 мЗв/год. Для сравнения можно отметить, что по ограничениям в России, например, проведение исследований медицинского характера должны укладываться в годовую эффективную дозу, не превышающую 1мЗв для одного человека [13].

Известно, что дочерним продуктом распада радия (Ra-226) является радон (Rn-222). Радиационный риск от самого радона (Rn-222) ограничен. Однако газообразный радон превращается в коротко живущие радиоактивные твердые вещества. Эти продукты быстро соединяются с аэрозолями и частицами пыли в воздухе и могут при дыхании попадать в легкие и оседать в них, вызывая повреждения легочной ткани. И это с точки зрения здоровья основной фактор риска для людей, соприкасающихся с процессом добычи и переработки фосфатных руд.

В восьмидесятых годах запасы фосфатов в районах, прилегающих непосредственно к заводам Ротем, истощились. В то же время исследования показали, что только вокруг жилых районов города Арад, к Северу и особенно к Югу, имеются огромные зале-жи этого сырья, причём высококачественного – участок под названием Сде Барир, расположенный в 3,5-4 км от городской застройки по оценкам специалистов РА содержит до 70 млн. тонн разведанных высококачественных фосфоритов [14].
.
И залегают эти минералы почти на поверхности земли, а также слоями на небольшой глубине. В середине восьмидесятых годов в государственный Комитет по строительству и планированию была подана программа разработки фосфатов в окрестно-стях города. Программа не была утверждена в том числе и потому, что это вызвало резкий протест местных жителей, в основном города Арад, т.к. бедуинов в то время на этих территориях почти не было. В начале девяностых по согласованию с муниципалитетом было решено провести экспериментальную добычу породы с учётом розы ветров на ограниченном пространстве с целью проверки её влияния на запылённость воздуха.

В последнем варианте только к югу от дороги №31, ведущей на Беэр-Шеву, проект охватывает площадь пятьдесят дунамов в то время как муниципальные границы Арада простираются дальше этого места ещё на пару километров. Центр же этой зоны находится на расстоянии пяти километров от городской застройки, её ближний край – на расстоянии трёх от промзоны. Фосфаты на этом участке залегают слоями, начиная от поверхности земли и до тридцати метров вглубь. Проект предусматривает эксплуата-цию месторождения в течение 25-30 лет и, по мнению представителя Ротем, позволит создать более ста рабочих мест.

Компания РА в своей борьбе за получение лицензии на добычу фосфоритов в Сде Барир предлагает вниманию специалистов и жителей окрестных населенных пунктов следующую программу, по их мнению, абсолютно безопасную и приемлемую для окружающей среды.
1. Верхний слой почвы удаляется в границах ограниченного участка (котлована) и сохраняется для использования в дальнейшем в процессе рекультивации.
2. Затем удаляются не содержащие полезных ископаемых породы (они располагаются над фосфатным слоем). Этими породами наполняется добычный уча-сток, в котором уже была произведена добыча фосфата, и начинается процесс рекультивации.
3. На следующем этапе производится добыча фосфатов, а затем данный котлован будет наполняться пустой породой одного из последующих котлованов.
4. На заключительном этапе проводится рекультивация, т.е. отработанный добычей участок приводится в соответствие с общей топографической структурой местности. После восстановления изначального вида территории, которое включает и прокладку русел для течения воды, по ней разбрасывается верхний слой почвы, сохранённый для стабилизации и восстановления ландшафта.

При этом добыча более чем на одном участке одновременно производиться не будет. На любом этапе работ, добыча будет производиться только на 5% месторождения, а остальные 95% будут ожидать своей очереди или проходить процесс рекультивации. Еще в качестве аргументов РА предлагает вниманию следующее. Применять будут ис-ключительно технологию контролируемых «тихих взрывов», так что их звуки совсем не будут слышны в близлежащих населённых пунктах. Кроме того, для доставки фосфатов на завод будет проложена специальная дорога, которая свяжет месторождение с расположенной южнее равниной Ротем.

Существующие дороги для доставки фосфатов использоваться не будут. РА пользуется всеми средствами, необходимыми для то-го, чтобы уменьшить выброс пыли и обеспечить сохранение чистоты воздуха в Сде Барир, в Ксэйфе и тем более в Араде. Эти средства включают в себя: ограничение числа работающих в карьере машин, увлажнение дорог, применение пылеулавливате-лей на бурильных установках и другие средства.

Однако судьба огромных залежей фосфатов в окрестностях Арада до сих пор не решена. Причинами торможения проекта являются как справедливый протест жителей Арада, основанный на заключении медицинских экспертов (в случае запуска открытого карьера арадцев ожидает всплеск онкологических заболеваний и дополнительно семь смертей в год [15]) и недоверии к человеческому фактору так и то, что на этих землях расплодились незаконно поселившиеся бедуины. Когда проект начинали разрабатывать, их было не более сотни, а сегодня – уже тысячи.

Тревога людей не желающих жить по соседству с карьером по добыче фосфатов открытым способом понятен. Годовая добыча руды, содержащей зачастую значитель-но более 100гр на тонну [16] очень пылящим способом (взрывы породы, дробление, обогащение и погрузочно-разгрузочные работы при перевозке), в районе северного Негева составляет 7 млн. тонн. За этот период в воздух поднимается такое количество урансодержащих частиц, что хватит и Димоне, и Араду, и даже Беэр-Шеве. А тут предлагается добавить прямо под носом у городских кварталов Арада перетруску еще 40 тыс. тонн породы ежедневно [17].

ВЫВОДЫ

Экологическое равновесие пустыни очень хрупкое. Его и без того терзает местное население варварской эксплуатацией (а здесь в основном лёгкие лёссовые породы) – бездумная езда на машинах и трактаронах, окапывание незаконных строений и бесконечный перегон скота во всех направлениях в поисках пастбищ, что излишне поднимает пыль. Однако открытый карьер под носом населенных пунктов уж точно ничего хо-рошего не сулит.

Экономическое положение Израиля 50-60 лет назад тоже как и равновесие в пустыне было не ахти каким прочным. И можно лишь сожалеть, что в те времена правительство не позаботилось прежде взять у природы несметные богатства, а уж потом возводить на этом месте город. Возможно это явилось большой экономической ошибкой. Но, как известно, на ошибках учатся, а не повторяют их из раза в раз.

Да, город Арад стоит на фосфатах. Но ведь уже стоит 50 лет! И пока нет экономических поползновений о его переносе, то жителям ничего другого не остается как оборонять город от техногенного вторжения в его окружающую среду.

БИБЛИОГРАФИЯ

[1]. Фосфаты. // Большая советская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия. 1969-1978.
[2]. Фосфаты природные. // Горная энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984-1991.
[3]. В. Новомейский. Сибиряк, покоривший Мертвое море.// АМИ – Народ мой № 6(251), 30 марта 2001 г. http://ami-moy.narod.ru/A251/A251con.htm.
[4]. Bar-Matthews M., Ayalon A. 1991. Alteration processes in the basal phosphorite section of the Mishash Formation, near the city of Arad, Israel. // Isr. J. Earth Sci. 40: 65-75. The Weizmann Science Press of Israel.
[5]. Грайве С. Сырье как основа экономики. http://posolstvo.narod.ru/lib/rawmaterials.html
[6]. Нисенбойм Г. Ветчина без урана вкусней, но главное – полезней. // «а-Цви» №282 07.01.2005. http://www.arad-plus.com/?p=89.
[7]. Дэвид Судри. Фосфаты – прошлое, настоящее и будущее. Геологическая служ-ба Израиля. http://www.nobarir.com/geo/files/GnT.pdf
[8]. Yager T.R., 2000. The Mineral Industry of Israel .// U.S. Geological Survey Minerals Yearbook, 37.1-37.5
[9]. Хохлов А.В. География мировой фосфатной промышленности 2001г. // Консал-тинговая компания «ВЛАНТ». http://www.vlant-consult.ru/files/phosf-2001.pdf .
[10]. Juk. Karhunen, St. Vermeulen. Радиоактивность природных фосфатов и фос-фогипса. // Fertilizer International, 2000, № 378.
[11]. Нетрадиционные источники урана. // обзор семинара МАГАТЭ http://www.atominfo.ru/news/air8588.htm
[12]. Новиков В. Специальное приложение к сборнику «Ядерное распространение». Выпуск 1, 2002.
[13].Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований. // Постановление главного государственного санитар-ного врача России за № 11 от 21 апр. 2006 г.
[14]. Сде Барир // Rotem Amfert Negev Ltd. http://sdebarir.co.il/
[15]. Нисенбойм Г. Фенита ля…трагедия // Газета «Вести», приложение«Южный округ» 17.04. 2008. http://www.arad-plus.com/?p=57.
[16]. Зинин Ю.Н., Замирайлова А. Г. Уран в гипергенных фосфоритах. // Геохимия, 2007. № 1 с. 38-53.
[17]. Нисенбойм Г. Димона и Арад – опасные границы // Газета «Вести», приложе-ние«Южный округ» 6. 01. 2005. http://www.arad-plus.com/?p=88.